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【摘要】在数字信息技术的推动下，地面数字电视得到了有效推广，全国范围内地面数字电视迅速扩展，在这一过程中频谱资源紧张等问题逐渐显现，目前，单频网组网技术是提高频谱利用率的最佳解决方案。鉴于此，本文对地面数字电视单频网组网技术进行深入研究，并探讨组网过程中的关键问题。
【关键词】数字电视;单频网;组网技术
地面数字电视主要是指通过接收電视塔发出的地面数字信号，具有抗无线信道的多径干扰、保证数字电视信号接收质量等特点，并且与卫星电视和有线电视共同组成我国电视广播综合覆盖网络。地面数字电视系统包括地面数字电视节目集成系统、地面数字电视节目传输系统以及地面数字电视发射系统。现阶段，地面数字电视组网方式主要有多频组网和单频组网两种形式，多频组网（Multiple Frequency Network，MFN）主要是指同一数字电视节目由不同的电视频道发送，并且通过转发器（translator）来实现电视频道的转换，多频组网模式下一路信号需要占用几倍带宽，消耗大量的频谱资源;单频网（Single Frequency Network，SFN）是由多个不同地点的处于同步状态的无线电发射台，可以通过网状分布同时在同一个频率发射节目信号，实现对该服务区域的有效覆盖，有效地提高了频谱资源的利用率。下面就对地面数字电视单频组网技术的应用进行分析：
1. 单频网技术特点
数字化是广播电视未来发展的主要趋势，随着地面数字电视技术的不断推广和普及，在一定程度上增加了频谱资源的使用效率。而地面数字电视单频组网技术可以实现同一时间以同一频率发射相同内容的射频调制信号，节省频谱资源的同时还可以增加覆盖面积，本文从以下几点分析单频网组网技术的特点。
1.1 节省频谱资源
地面数字电视使用单频网组网模式，可以有效抵抗无线信道的多径干扰，可以通过相邻频道发射节目信号，提高频谱资源利用率。通过选择不同保护间隔的工作模式可以形成16公里和36公里覆盖范围的单频网组网。
1.2 提高功率效率
地面数字电视单频网组网技术不仅可以提高网络频率效率，还可以提高网络功率效率。单频网通过网状结构发射数字信号，降低了对发射机功率的要求，一个接收机可以接收来自不同发射机的信号，而且可以接收多个较小功率发射机的信号，接收多路折射及反射信号，这些多路径信号的平均效应可以降低某一接收点的场强变化范围，可以降低大功率发射机所带来的辐射和电磁波污染，也可以有效解决盲区覆盖问题。
1.3 覆盖范围更广
地面数字电视采用单频组网技术可以在初步规划和覆盖的基础上进行优化升级，有效扩大地面数字电视网络覆盖面积。通过针对性的增加单频网发射站点或者同频直放站可以根据实际覆盖需要灵活调整或者增加覆盖区域。地面数字电视网络构架，如图1所示：
2. 单频网组网的关键技术
科学技术的发展给电视广播领域带来了巨大的变革。电视数字化和网络化技术日趋成熟，对电视品质也有了更高的要求，这也加速了数字电视技术的发展进程。地面数字电视单频网组网技术主要包括：单频网网络规划、组网模式选择、覆盖重叠区域接收性能调试以及单频网节目分配网络等。
2.1 单频网网络规划
地面数字电视进行单频网网络规划要求所有发射机采用同一频率发射，并且在不同的应用环境中可以组建结构不同的单频网络。地面数字电视节目信号覆盖需求具有地域性差异。对单频网组网模式组网规划的研究将有利于各地区根据实际情况和业务需求选择最佳网络模式，促进地面数字电视单频组网技术的有效应用。
2.2 单频网组网模式
地面数字电视单频网主要由前端系统、传输系统、发射系统和接收系统组成。前端系统由编码器、复用器、加扰器组成，不同路径传输的节目源经过编码器转换成适用于地面数字电视的码流，然后通过复用器合成一路信号，按照DVB标准加扰算法对该信号进行加扰，输出TS码流;传输系统负责将TS码流传输到地面数字电视的各个发射系统当中;发射系统则是将TS码流经过调制、变频、滤波、放大等处理后进行地面发射;接收系统主要任务是通过接收天线将高频调制信号进行变频、解调后得到数字电视码流，经过复用、解码等操作完成用户端数字电视节目信号的接收。
2.3 单频网重叠区域接收性能
地面数字电视信号覆盖区域会存在重叠现象。在单频网发射机的重叠覆盖区域，接收信号呈现多径衰落，重叠区域理论上不会产生同频干扰，但是在实际应用过程中，一些覆盖区域仍然会出现接收信号不理想的现象。地面数字电视信号接收效果与无线电发射台的位置、设备功率大小以及接收机性能有关。因此，改善单频网的覆盖效果，对提高地面数字电视单频网组网技术的推广和应用至关重要。
2.4 同步措施
节目分配网络存在光纤、数字微波等多重实现手段，如果地面数字电视节目分配网络达不到单频网络要求将无法起到频率同步、时间同步以及比特同步的作用。现阶段，地面数字电视单频网中，满足频率同步、时间同步以及比特同步的要求，关键在于数字电视节目信号传输端的单频网适配器和接收端的同步系统，适配器会在码流中插入同步信息，接收端将该同步信息取出并且进行调制，两部分通过协调配合确保信号频率、时间以及比特同步。码流传输过程中必须严格保证控制包与地面数字电视节目信号的时间关系，不能随意更改，以免影响同步措施。
3. 总结
在现代数字信息技术的推动下，我国地面数字电视信号开播城市逐渐增加，信号覆盖强度以及覆盖效果不断完善，地面数字电视产业快速健康发展。单频网组网技术由于节省频谱资源、提高网络功率效率以及信号覆盖范围广等优势，在我国地面数字电视网络中得到广泛应用。地面数字电视单频组网方案主要用于设备及频率资源受限的地区，通过网状分布结构在同一个频率发射数字电视节目信号，从而实现对服务区域内的有效覆盖。单频网应用过程中，网络规划、组网模式选择、覆盖重叠区域接收性能调试以及单频网节目分配网络是单频组网的核心技术，通过对射频信号进行同步储存冲击、降低重叠区域内信号同频保护以及干扰。
参考文献：
[1]黄岳华.地面数字电视广播单频网组网技术及其优化调整[J].数字通信世界.2019（08）
[2]潘晓菲.基于卫星分发的地面数字电视单频网应用系统技术分析[J].现代电视技术.2015（05）
[3]雷祥波.地面数字电视广播单频网组网技术及实践[J].传播力研究.2018（15）
[4]张洪春.地面数字电视广播单频网（SFN）组网关键技术与测试方法[J].电视指南. 2017（17）
作者简介：赵海英，山东泰安人，高级工程师，研究方向：广播电视工程。
【关键词】数字电视;单频网;组网技术
地面数字电视主要是指通过接收電视塔发出的地面数字信号，具有抗无线信道的多径干扰、保证数字电视信号接收质量等特点，并且与卫星电视和有线电视共同组成我国电视广播综合覆盖网络。地面数字电视系统包括地面数字电视节目集成系统、地面数字电视节目传输系统以及地面数字电视发射系统。现阶段，地面数字电视组网方式主要有多频组网和单频组网两种形式，多频组网（Multiple Frequency Network，MFN）主要是指同一数字电视节目由不同的电视频道发送，并且通过转发器（translator）来实现电视频道的转换，多频组网模式下一路信号需要占用几倍带宽，消耗大量的频谱资源;单频网（Single Frequency Network，SFN）是由多个不同地点的处于同步状态的无线电发射台，可以通过网状分布同时在同一个频率发射节目信号，实现对该服务区域的有效覆盖，有效地提高了频谱资源的利用率。下面就对地面数字电视单频组网技术的应用进行分析：
1. 单频网技术特点
数字化是广播电视未来发展的主要趋势，随着地面数字电视技术的不断推广和普及，在一定程度上增加了频谱资源的使用效率。而地面数字电视单频组网技术可以实现同一时间以同一频率发射相同内容的射频调制信号，节省频谱资源的同时还可以增加覆盖面积，本文从以下几点分析单频网组网技术的特点。
1.1 节省频谱资源
地面数字电视使用单频网组网模式，可以有效抵抗无线信道的多径干扰，可以通过相邻频道发射节目信号，提高频谱资源利用率。通过选择不同保护间隔的工作模式可以形成16公里和36公里覆盖范围的单频网组网。
1.2 提高功率效率
地面数字电视单频网组网技术不仅可以提高网络频率效率，还可以提高网络功率效率。单频网通过网状结构发射数字信号，降低了对发射机功率的要求，一个接收机可以接收来自不同发射机的信号，而且可以接收多个较小功率发射机的信号，接收多路折射及反射信号，这些多路径信号的平均效应可以降低某一接收点的场强变化范围，可以降低大功率发射机所带来的辐射和电磁波污染，也可以有效解决盲区覆盖问题。
1.3 覆盖范围更广
地面数字电视采用单频组网技术可以在初步规划和覆盖的基础上进行优化升级，有效扩大地面数字电视网络覆盖面积。通过针对性的增加单频网发射站点或者同频直放站可以根据实际覆盖需要灵活调整或者增加覆盖区域。地面数字电视网络构架，如图1所示：
2. 单频网组网的关键技术
科学技术的发展给电视广播领域带来了巨大的变革。电视数字化和网络化技术日趋成熟，对电视品质也有了更高的要求，这也加速了数字电视技术的发展进程。地面数字电视单频网组网技术主要包括：单频网网络规划、组网模式选择、覆盖重叠区域接收性能调试以及单频网节目分配网络等。
2.1 单频网网络规划
地面数字电视进行单频网网络规划要求所有发射机采用同一频率发射，并且在不同的应用环境中可以组建结构不同的单频网络。地面数字电视节目信号覆盖需求具有地域性差异。对单频网组网模式组网规划的研究将有利于各地区根据实际情况和业务需求选择最佳网络模式，促进地面数字电视单频组网技术的有效应用。
2.2 单频网组网模式
地面数字电视单频网主要由前端系统、传输系统、发射系统和接收系统组成。前端系统由编码器、复用器、加扰器组成，不同路径传输的节目源经过编码器转换成适用于地面数字电视的码流，然后通过复用器合成一路信号，按照DVB标准加扰算法对该信号进行加扰，输出TS码流;传输系统负责将TS码流传输到地面数字电视的各个发射系统当中;发射系统则是将TS码流经过调制、变频、滤波、放大等处理后进行地面发射;接收系统主要任务是通过接收天线将高频调制信号进行变频、解调后得到数字电视码流，经过复用、解码等操作完成用户端数字电视节目信号的接收。
2.3 单频网重叠区域接收性能
地面数字电视信号覆盖区域会存在重叠现象。在单频网发射机的重叠覆盖区域，接收信号呈现多径衰落，重叠区域理论上不会产生同频干扰，但是在实际应用过程中，一些覆盖区域仍然会出现接收信号不理想的现象。地面数字电视信号接收效果与无线电发射台的位置、设备功率大小以及接收机性能有关。因此，改善单频网的覆盖效果，对提高地面数字电视单频网组网技术的推广和应用至关重要。
2.4 同步措施
节目分配网络存在光纤、数字微波等多重实现手段，如果地面数字电视节目分配网络达不到单频网络要求将无法起到频率同步、时间同步以及比特同步的作用。现阶段，地面数字电视单频网中，满足频率同步、时间同步以及比特同步的要求，关键在于数字电视节目信号传输端的单频网适配器和接收端的同步系统，适配器会在码流中插入同步信息，接收端将该同步信息取出并且进行调制，两部分通过协调配合确保信号频率、时间以及比特同步。码流传输过程中必须严格保证控制包与地面数字电视节目信号的时间关系，不能随意更改，以免影响同步措施。
3. 总结
在现代数字信息技术的推动下，我国地面数字电视信号开播城市逐渐增加，信号覆盖强度以及覆盖效果不断完善，地面数字电视产业快速健康发展。单频网组网技术由于节省频谱资源、提高网络功率效率以及信号覆盖范围广等优势，在我国地面数字电视网络中得到广泛应用。地面数字电视单频组网方案主要用于设备及频率资源受限的地区，通过网状分布结构在同一个频率发射数字电视节目信号，从而实现对服务区域内的有效覆盖。单频网应用过程中，网络规划、组网模式选择、覆盖重叠区域接收性能调试以及单频网节目分配网络是单频组网的核心技术，通过对射频信号进行同步储存冲击、降低重叠区域内信号同频保护以及干扰。
参考文献：
[1]黄岳华.地面数字电视广播单频网组网技术及其优化调整[J].数字通信世界.2019（08）
[2]潘晓菲.基于卫星分发的地面数字电视单频网应用系统技术分析[J].现代电视技术.2015（05）
[3]雷祥波.地面数字电视广播单频网组网技术及实践[J].传播力研究.2018（15）
[4]张洪春.地面数字电视广播单频网（SFN）组网关键技术与测试方法[J].电视指南. 2017（17）
作者简介：赵海英，山东泰安人，高级工程师，研究方向：广播电视工程。